一种沼液处理装置和方法
技术领域
本发明涉及垃圾处理领域，具体而言涉及一种沼液处理装置和方法。
背景技术
近年来，随着规模化养殖快速发展，其环境问题日益突出，沼气工程作为畜禽养殖污染治理的重要技术环节不仅使养殖废水中的有机负荷达到大幅消减，发酵过程中产生的植物活性营养成分也使沼液成为优质有机肥料。但由于规模化养殖污水产生量大且农作物生长对水肥需求具有较强的季节性，常常需要大量的土地来进行沼液的消纳处理，而未完全腐熟的沼液直接排放可能存在二次环境污染问题。相对于曝气、膜渗透等高能耗沼液净化技术而言，沼液的高效、低成本、低能耗净化成为沼气工程亟待解决的技术问题。
为此，有必要提出一种新的沼液处理装置和方法，用以解决现有技术中的问题。
发明内容
在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
本发明提供了一种沼液处理装置，包括：
生物质灰渣供给装置，用以提供生物质垃圾焚烧处理后的生物质灰渣；
反应装置，用以将沼液与所述生物质灰渣进行混合以使两者发生反应，从而净化所述沼液；
固液分离装置，用以将反应后的所述沼液与所述生物质灰渣进行固液分离。
示例性地，所述反应装置包括多级搅拌釜。
示例性地，所述固液分离装置包括带式压滤机。
示例性地，还包括水处理装置，用以对经过固液分离装置后获得的液体进行净化处理。
示例性地，还包括生物质灰渣预处理装置，用以对所述生物质灰渣进行破碎处理。
示例性地，还包括粒径分级装置，用以对破碎处理后的所述生物质灰渣进行粒径筛选分级。
本发明还提供了一种沼液处理方法，包括：
步骤S1：获取生物质灰渣，所述生物质灰渣为生物质垃圾焚烧处理后获得；
步骤S2：将所述生物质灰渣与沼液进行混合以使两者发生反应，从而净化所述沼液；
步骤S3：将反应后的所述沼液与所述生物质灰渣进行固液分离。
示例性地，在所述步骤S1中还包括对所述生物质灰渣进行破碎处理的步骤。
示例性地，还包括对经过所述破碎处理后的所述生物质灰渣进行粒径分级的步骤。
示例性地，在所述步骤S2中，将所述生物质灰渣与所述沼液进行多级混合搅拌以使两者发生反应。
根据本发明的沼液处理装置和方法，采用生物质灰渣与沼液混合反应对沼液进行净化处理，一方面可以避免生物质垃圾焚烧后形成的生物质灰渣对环境的二次污染，另一方面也避免了沼液直接排放引起的二次污染，其中，生物质灰渣吸附沼液中的相关成份后作为植物生长的营养成份，还实现了物质的循环高效利用。根据本发明的沼液处理装置和方法，有效降低能耗，降低维护成本，吸附后的生物质灰渣可以作为有机肥的原料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。
附图说明
本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。
附图中：
图1为根据本发明的一个实施例的沼液处理装置的结构框图；
图2为根据本发明的一个实施例的沼液处理方法的流程图；
其中，图1中附图标记分别为：
物质灰渣供给装置1 反应装置2、
一级搅拌釜201 二级搅拌釜202、
三级搅拌釜203 固液分离装置3、
水处理装置4 有机质肥料储罐5。
具体实施方式
在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。
为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的描述，以说明本发明沼液处理装置和方法。显然，本发明的施行并不限于垃圾处理领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。
应予以注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施例，而非意图限制根据本发明的示例性实施例。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。
现在，将参照附图更详细地描述根据本发明的示例性实施例。然而，这些示例性实施例可以多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施例。应当理解的是，提供这些实施例是为了使得本发明的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施例的构思充分传达给本领域普通技术人员。在附图中，为了清楚起见，夸大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的元件，因而将省略对它们的描述。
沼气工程作为畜禽养殖污染治理的重要技术环节不仅使养殖废水中的有机负荷达到大幅消减，发酵过程中产生的植物活性营养成分也使沼液成为优质有机肥料。但由于规模化养殖污水产生量大且农作物生长对水肥需求具有较强的季节性，常常需要大量的土地来进行沼液的消纳处理，而未完全腐熟的沼液直接排放可能存在二次环境污染问题。相对于曝气、膜渗透等高能耗沼液净化技术而言，沼液的高效、低成本、低能耗净化成为沼气工程亟待解决的技术问题。
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种沼液处理装置，包括：
生物质灰渣供给装置，用以提供生物质垃圾焚烧处理后的生物质灰渣；
反应装置，用以将沼液与所述生物质灰渣进行混合以使两者发生反应，从而净化所述沼液；
固液分离装置，用以将反应后的所述沼液与所述生物质灰渣进行固液分离。
下面参考图1对本发明的沼液处理装置进行示意性说明，其中图 1为根据本发明的一个实施例的沼液处理装置的结构框图。
首先参看图1，根据本发明的一个实施例的沼液处理装置包括生物质灰渣供给装置1、反应装置2和固液分离装置3。
生物质灰渣供给装置1用以提供生物质焚烧处理后生成的生物质灰渣。
反应装置2用以将由生物质灰渣供给装置1提供的生物质灰渣与沼液供给装置6提供的沼液进行混合，使两者发生反应，反应中生物质灰渣高效地吸附沼液中的COD、氨氮和总磷，有效起到进化沼液的作用。
固液分离装置3对在反应装置2中反应后的生物质灰渣与沼液进行固液分离，其中生物质灰渣吸附沼液中的COD、氨氮和总磷后可以作为植物的营养成份成为植物的生长基质，实现物质的循环高效利用。
中国生物质发电技术快速进步，生物质发电装机规模高速增长，生物质发电已规模化发展，成为改善中国电力结构的重要力量。农林生物质直燃发电、城市生活垃圾发电量快速增长，是中国生物质发电发展产业的主力军。然而，伴随而来的生物质电厂焚烧产生的大量炉渣和飞灰的综合利用问题也随之突显。生物质灰渣是秸秆、木材等生物质高温燃烧后剩余残余物，露天堆放和填埋处理不仅造成扬尘污染和占用大量土地，灰渣堆积过程的雨水渗透还可能带来地下水系污染。
本发明将生物质灰渣利用起来以对沼液进行净化处理，生物质灰渣具有多孔、比表面积大、吸附能力强、环境有害物质含量低的特点，可以用作吸附净化材料，一方面可以避免生物质灰渣对环境的二次污染，另一方面也避免了沼液直接排放引起的二次污染，其中，生物质灰渣吸附沼液中的相关成份后作为植物生长的营养成份，还实现了物质的循环高效利用。相较于现有采用水处理工艺处理沼液，通过生物氧化、硝化反应和反硝化反应，将COD、氨氮浓度降低80％以上，耗能、耗材巨大，产生污泥量大且无处消纳；根据本发明的沼液处理装置，有效降低能耗，降低维护成本，吸附后的生物质灰渣可以作为有机肥的原料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。
生物质灰渣供给装置1可以设置为从生物质垃圾焚烧炉排出的生物质灰渣的收集装置，收集装置将生物质灰渣运送至沼液处理装置。也可以将生物质灰渣供给装置设置为焚烧炉，使沼液处理装置与焚烧炉直接集成形成统一的处理系统，进一步提升沼液处理和生物质焚烧处理的效率。
根据本发明的一个示例，沼液处理装置还包括：生物质灰渣预处理装置，用以对所述生物质灰渣进行破碎处理。生物质灰渣经过破碎处理，可以增加生物质灰渣的比表面积，从而增强其吸附能力，进一步改善沼液净化效果。
根据本发明的一个示例，沼液处理装置还包括粒径分级装置，用以对破碎处理后的所述生物质灰渣进行粒径筛选分级成多级不同孔径的生物质灰渣，不同孔径的生物质灰渣具有不同的吸附效果，通过配比不同孔径的生物质灰渣与沼液的反应时间和反应速率，有效增加生物质灰渣的吸附效率，实现对COD、氨氮和总磷的高效吸附。
在一个示例中，反应装置包括多级搅拌釜。参看图1，反应装置 2包括一级搅拌釜201、二级搅拌釜202和三级搅拌釜203。将一定固液比的沼液与多种不同孔径的生物质灰渣通过多级搅拌釜充分混合进行多级反应，进一步提升生物质灰渣吸附COD、氨氮和总磷的效率，提高净化效果。
示例性的，反应装置2可以设置为不锈钢或者陶瓷，配备搅拌装置，压力控制装置、沼液入口、生物质灰渣入口以及反应后溶液出口等等。根据本发明的一个示例，所述反应装置包括多级搅拌釜。多级搅拌釜可以连通设置，也可以设置为循环式，在此并不限定。
根据本发明的一个示例，沼液经过生物质灰渣三级净化之后，可以实现COD去除率81％，氨氮去除率99％，总磷去除率99％，其中氨氮达到国家畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001里的排放标准，总磷也达到《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》里的土壤三级氮磷养分水平施肥供给养分推荐值。
继续参看图1，经过反应后的生物质灰渣和沼液经过固液分离装置3进行固液分离，得到液体部分和固体部分。其中，固体部分输入有机质肥料储罐5，直接运作植物正常的有机肥料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。液体部分输入水处理装置4，进行进一步净化处理，以形成可排放的污水。
示例性的，所述固液分离装置包括带式压滤机，带式压滤机过滤凝集污泥，操作简单，构造简单，易于维护，污泥捕捉率佳，效率高。
本发明还提供了一种沼液处理方法，下面参看图2对本发明的沼液处理方法进行进一步的说明。
首先，参看图2，执行步骤S1：获取生物质灰渣，所述生物质灰渣为生物质垃圾焚烧处理后获得。
本发明将生物质灰渣利用起来以对沼液进行净化处理，生物质灰渣具有多孔、比表面积大、吸附能力强、环境有害物质含量低的特点，可以用作吸附净化材料，一方面可以避免生物质灰渣对环境的二次污染，另一方面也避免了沼液直接排放引起的二次污染，其中，生物质灰渣吸附沼液中的相关成份后作为植物生长的营养成份，还实现了物质的循环高效利用。相较于现有采用水处理工艺处理沼液，通过生物氧化、硝化反应和反硝化反应，将COD、氨氮浓度降低80％以上，耗能、耗材巨大，产生污泥量大且无处消纳；根据本发明的沼液处理方法，有效降低能耗，降低维护成本，吸附后的生物质灰渣可以作为有机肥的原料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。
生物质灰渣可以直接从焚烧炉获取，也可以将焚烧炉焚烧后的生物质灰渣收集后运送至沼液处理厂进行处理。将生物质灰渣直接从焚烧炉获取，使沼液处理与生物质焚烧直接集成形成统一的处理流程，进一步提升沼液处理和生物质焚烧处理的效率。
示例性的，在所述步骤S1中还包括：对所述生物质灰渣进行破碎处理的步骤。生物质灰渣经过破碎处理，可以增加生物质灰渣的比表面积，从而增强其吸附能力，进一步改善沼液净化效果。
示例性的，在对生物质灰渣进行破碎处理后还包括对经过所述破碎处理后的生物质灰渣进行粒径分级的步骤。对破碎处理后的所述生物质灰渣进行粒径筛选分级成多级不同孔径的生物质灰渣，不同孔径的生物质灰渣具有不同的吸附效果，通过配比不同孔径的生物质灰渣与沼液的反应时间和反应速率，有效增加生物质灰渣的吸附效率，实现对COD、氨氮和总磷的高效吸附。
接着，继续参看图2，执行步骤S2：将所述生物质灰渣与沼液进行混合以使两者发生反应，从而净化所述沼液。
这一过程可以在相应的反应器中进行，生物质灰渣经过破碎处理，可以配置成多级不同孔径的生物质灰渣，不同孔径的生物质灰渣具有不同的吸附效果，通过配比不同孔径的生物质灰渣与沼液的反应时间和反应速率，有效增加生物质灰渣的吸附效率，实现对COD、氨氮和总磷的高效吸附。
示例性的，在所述步骤S2中，将所述生物质灰渣与沼液进行多级混合搅拌以使两者发生反应。
根据本发明的一个示例，在多级搅拌釜中进行步骤S2，以使生物质灰渣与沼液进行多级混合搅拌。多级搅拌釜可以连通设置，也可以设置为循环式，在此并不限定。
根据本发明的一个示例，沼液经过生物质灰渣三级净化之后，可以实现COD去除率81％，氨氮去除率99％，总磷去除率99％，其中氨氮达到国家畜禽养殖业污染物排放标准GB18596-2001里的排放标准，总磷也达到《畜禽粪污土地承载力测算技术指南》里的土壤三级氮磷养分水平施肥供给养分推荐值。
继续参看图2，执行步骤S3：将反应后的所述沼液与所述生物质灰渣进行固液分离。
经过反应后的生物质灰渣和沼液经过固液分离，得到液体部分和固体部分。其中，固体部分输入有机质肥料储罐，直接运作植物正常的有机肥料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。液体部分输入水处理单元，进行进一步净化处理，以形成可排放的污水。
示例性的，采用带式压滤机进行所述固液分离，带式压滤机过滤凝集污泥，操作简单，构造简单，易于维护，污泥捕捉率佳，效率高。
综上所述，根据本发明的沼液处理装置和方法，采用生物质灰渣与沼液混合反应对沼液进行净化处理，一方面可以避免生物质灰渣对环境的二次污染，另一方面也避免了沼液直接排放引起的二次污染，其中，生物质灰渣吸附沼液中的相关成份后作为植物生长的营养成份，还实现了物质的循环高效利用。根据本发明的沼液处理装置和方法，有效降低能耗，降低维护成本，吸附后的生物质灰渣可以作为有机肥的原料，达到“以废治废”和“变废为宝”的效果。
本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。
